调度自动化系统课程设计

1、四川大学网络教育学院专科生（业余）课程设计题目调度自动化系统体系结构设计办学学院四川大学电气信息学院教学部汕头经济管理干部学校专 业电气工程及其自动化年 级2010年秋学生姓名学 号2012年9月15日调度自动化系统体系结构设计摘要电力系统的调度运行方式分为国调，大地区调，中调，地调，县调五种，其中县调是各地方根据需要成立县级调度控制机构，主要进行管理配电网络和分配负荷，控制负荷工作。县级电网调度自动化系统是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术、厂站RTU 相结合，将电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机融合在一起。作为最基层的地方型电网，随着电子计算

2、机在电力系统中的广泛应用及应用网络技术，数据库技术和多媒体技术的迅速发展，建立一个崭新的县级电网调度自动化系统已经是势在必行。本次县级调度自动化系统的机构功能设计主要针对实际工作，结合县级调度自动化系统的基本功能、硬软件结构、技术指标进行，以达到对县级调度自动化系统结构的一个感性认识，提高今后在实际工作中的应用能力。关键词：调度自动化体系结构设计摘要 1前言 3第一章设计依据4第二章设计目标5第三章设计原则6第四章设计内容74.1 电网结构 74.2 调度自动化系统功能 74.3 基准厂站布置 94.4 基准厂站的主接线设计 104.5 信息的组织原则 114.6 基准站信息的组织和信息量 1

3、34.7 调度中心主站计算机系统结构 184.8 调度自动化系统的技术指标20参考文献： 24附图：附图1:毕业设计基准A变电站主接线图25附图2:毕业设计基准B变电站端面图25、，.前言随着电网的发展和自动化程度的提高，调度自动化系统已成为调度员实施生产指挥和控制电网运行必不可少的工具。但在实际运行过程中，由于调度自动化系统自身也可能出现各种异常情况，如: 自动化系统故障、网络中断、数据采集通道中断、系统软件异常等，倘若发生异常情况而没有及时发现，则可能导致调度人员无法进行正常的调度指挥，严重时可能影响整个电网的安全运行，造成巨大的经济损失。为保障自动化系统安全、稳定、连续、有效的运行，南方

4、电网有限公司汕头供电分公司调度开发了自动化综合监控系统。该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统。第一章设计依据一、系统的技术特点1. 该系统是一套电力自动化系统运行及管理的综合监控系统能够保证电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制等。2. 系统真正实现了“数据级监视报警”, 具有实时数据库，能及时更新。3. 系统具有良好的开放性和可扩充性.4. 完善的SCAD劭能满足县级调度自动化系统的需要。5. 系统所选硬件设备符合现代工业标准，系统软件平台成熟、可靠、安全。二、设计要求1 . 按地区电网调度自动化系统功能规范规定的大型地调规模设计。2 .系统采用开放式结构，能在原有基础上进行

5、再开发和升级，以满足电网 810年发 展的需要。3 . 提供实时数据库、历史数据库和人机界面通用访问接口，满足进一步开发应用软件 的需要。4 .SCAD徽据采集的技术分析。5. 具有与MIS网的标准接口，可以向MIS网发送各种类型的实时和历史数据。6. 预留与负荷控制系统的标准接口，可与负荷控制系统对用户负荷进行协调控制。7. 具有向地调实时转发各种数据的功能。8. 满足变电站自动化、配网自动化系统接入功能。9. 系统总体达到国内先进水平。第二章设计目标新一代的电网调度自动化系统应考虑到Internet/Intranet 技术对电力企业的影响，在设计、开发时应以SCAD劭能为基础，DA/DMS

6、 AM/FM/GIS MIS及其他子系统为 扩展功能的、具有一体化平台的网络化、多功能系统。系统的硬件方面：优先采用最新的、高可靠性的微型计算机硬件技术，作为系统 工作站、服务器的硬件平台。有条件的也可采用最新的RISC或UNIX工作站系统。系统的软件方面：调度自动化系统的操作系统采用新一代的 Microsoft Windows NT/2000； 数 据 库 采 用 高 性 能 的 商 用 关 系 型 数 据 库 ， 如 MS SQL Server , Oracle, Sybase等，使系统软件配置标准、规范；系统的输出形式 采用 Microsoft Office 的 Excel 等优秀工具软

7、件，使报表系统更加方便易用；软 件结构采用网络分布式的客户/ 服务器模式。本次调度自动化系统体系结构设计本着学以致用、加深电力系统调度自动化知识的理解和结合学生工作实践经验的原则，在指导老师的引导下，达到以下设计目标：、充分理解现代调度自动化系统包括的含义；、熟悉调度自动化系统的功能；、熟悉并巩固变电站主接线图的设计方法和相关规范；、掌握调度自动化系统的设计原则；、掌握电力系统中调度自动化基准厂站选择的方法和原则；、掌握调度信息的组织和信息量的估算；、掌握调度中心主站计算机系统的结构；、掌握调度自动化系统应该达到的技术指标；、掌握电网结构分析的基本知识。第三章设计原则本次电网调度自动化系统体系

8、结构设计必须遵循以下原则（本次课程设计侧重系统：1. 稳定性：应用于电网中的调度自动化系统，稳定性是第一位的。落后的系统会增加技术人员掌握的难度，甚至导致系统无法发挥作用；2. 实用性：坚持人机对话简洁、明了、方便的原则，且能完成调度系统与MIS系统之间的信息共享；3. 易维护：系统的硬件设计与选择应具有通用性，系统的软件设计应具有远程维护功能；4. 先进性；5. 可扩性；6. 伸缩性：根据用户应用系统的需要和投资状况，系统应能灵活地选择软硬件配置，并具有跨多硬件平台的特点，系统的规模可从单台机器到多台机器、单种机型到多种机型任选；7. 灵活性：组成系统的各功能模块，多数要能做到即装即用；8.

9、 安全性：系统硬件采用冗余设计，保证系统的不间断可靠运行；由操作系统、数据库以及应用软件的操作等级三方面来满足严格的安全操作要求。9. 系统有统一的模块化电网描述数据库；10. 系统必须能够进行高效的实时数据处理；11. 系统要有友好方便的人机界面；12. 系统要有功能强大的电子报表软件，具有灵活的报表处理功能，并能做到图文 并茂；13. 系统对大量的历史数据具有强大的归纳分析和趋势预测功能。4 1 电网结构按照县级电网的容量规模，县级电网调度自动化系统可以分为三级：容量大于150MW的为大型县调；容量在50 150MWL间为中型县调；容量小于 50MW勺为中心县调。5 2 调度自动化系统功能

10、调度自动化系统就是一种信息管理系统，从系统信息来研究，包括采集和变换信息，通信设备传送信息，调度中心使用信息三种含义。为设计和构成能合乎要求的调度自动化系统就必须对系统的功能有明确的规定，从而定出指标。功能如下：数据采集：A模拟量：机组有功功率P,无功功率Q主变压器及输电线路有功功率 P,电流I （或无功功率Q）配电线电流I （或有功功率P）各母线电压UB 数字量和脉冲量：电网频率f配电线有功电能主变压器、输电线有功、无功电能水库水位C 状态量：断路器位置、保护预告信号、事故跳闸总信号、通道故障信号RTU 主电源停电信号、载调压变压器分接头位置信号、隔离开关位置、发电机运行状态信号、保护动作信

11、号D 非电量：主变压器温度t数据传输：和上级调度监控系统通信或信息转发通信规约转换主站端可以和n 和 RTU 通信向管理网传递信息数据处理： 越限警告 功率因数计算电网无功功率总加Q电网有功电能量总加 复核率统计断路器分合闸分类统计遥控：遥控断路器电容器组投切变压器有载调压分接头位置事故报告：断路器事故变位，事故信息优先显示与报警事故记录事故顺序记录人机联系：A 画面显示操作：县级电网潮流图调度自动化系统运行状态图 厂站一次时实接线图厂站时实数据显示24h 负荷曲线、电压棒图发送遥控命令修改 RTU 监控定值修改时实数据库 修改图形报表生成软件包 历史数据库 厂站主设备参数 继电器保护定值参数

12、B打印机：定时打印召唤打印异常及事故打印操作记录事件顺序打印C模拟盘：反映断路器位置、遥测量及潮流方向具有声光检查、数码显示等自检功能数据传输通道：通道故障统计和报警上下行双向通道通道监测了、底电平警告主设备通道自动切换除上述功能以外，还需要增加的功能：经济调度控制（EDA）、发电计划控制（AGC）、短期负荷预测、系统运行安 全最优控制、系统能量管理、系统紧急控制、系统恢复控制、最优潮流控制。4. 3基准厂站布置基准厂站的选择按照冗余度高、校核厂站数少的原则进行选择，随着无人值班变电站的普及和调度自动化系统对厂站信息可靠性要求的不断提高，一般要求冗余度r2,平均冗余度r-2,以满足提高可靠性的

13、需求。为便于方案比较，对电力网络中的各厂站 编号如下：基准厂站方案对比选择见下表:方案编号123校核站A E、GA E、G DA G E、I冗余度A233B222C222D343E223F233G232H223I334J112K222L222平均冗余度 (r-)2.082.422.58选择结果备选备选备选根据上表所示基准厂站选择方案比较结果分析， 三个方案均达到了冗余度r2, 均冗余度r-2的可靠性需求，但结合基准站选择的判据是要求基准厂站量少， 信息冗余 度高，于是先择方案1和方案2被淘汰；方案3的基准站数有4个，即图中的A、G E、 I变电站，方案3作为本次体系结构毕业设计基准厂站布置的实

14、施方案。5. 4基准厂站的主接线设计根据毕业设计任务书内容所示，A、E两站的主接线基本情况如下表:厅p项 目变电站A变电站B135KV出线路数32310KV出线路数10104主变压器台数225备注枢纽站一M站变电站电气主接线的设计和电气设备的选择以及动稳定、热稳定的校验在此不再赘述(学生本次课程设计题目为：发电厂电气部分课程设计一降压变电所)，基准厂 站A和B的主接线图见附图：、 毕业设计基准变电站 A2接线图、毕业设计基准B变电站端面图6. 5信息的组织原则根据相关调度自动化设计技术规程，信息的组织和信息量的计算，可参照如下规定:6.1.1 有人值班厂站的远动信息1发电厂、变电站应向直接调度

15、的地调传送下列遥测量。(1)发电厂总有功功率、总无功功率及总有功电能量。(2)调相机组总无功功率。(3)跨地区联络线有功功率、无功功率及分别计算的双向有功电能量。(4)110KV输电线路的有功功率或电流。(5)35KV输电线路的电流或有功功率。(6)旁路断路器的测量内容与同级电压线路相同。(7)三绕组两侧有功功率和电流。(8)双绕组的单侧有功功率和电流。(9)计量分界点的加测无功功率和双向有功电能量。(10)母联、分段、分支断路器电流。(11)10110KV系统电压点电压。2根据调度的需要和设备的可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥 测量的一部分。(1)梯级水电厂上下游水位。(2)

16、当发电厂单机容量超过地区电网总负荷的5%且不小于50MW时，加测单机有功功率和无功功率。(3)110KV输电线路的无功功率。(4)10KV重要线路的电流。(5)35KV及以上电压等级用户直配线路有功功率，必要时加测有功电能量。3发电厂、变电站应向直接调度的地调传送下列遥信量。(1)厂、站事故总信号。(2)调度范围的断路器位置信号。(3)110KV联络线主要保护(一般为高频、距离、零序保护)和重合闸动作信号。(4)枢纽变电站110KV母线保护动作信号。4根据调度需要和设备可能，发电厂、变电站可向直接调度的地调传送下列遥信量的一部分。(1)发电机、变压器、调相机内部故障总信号。(2)发电机由发电转

17、调相运行方式的状态信号。(3)有载调压变压器抽头位置信号(无条件时可给出上下限位置信号)。(4)自动调节装置运行状态信号(如中小型水电厂发电机功率成组调节装置等)。(5)影响系统安全运行的越限信号(如过电压、过负荷， 这些信号也可在调度端整定)。(6)110KV 旁路断路器主要保护(一般为高频、距离、零序保护)和重合闸动作信号。5 根据调度需要和设备可能，地调可向直接控制的发电厂、变电站传送下列遥控、遥调命令。(1)重要的110KV 以下断路器的分合。(2)成组控制装置的投切。(3)无功补偿装置断路器的投切(包括电容器组、电抗器等)。(4)有载调压变压器抽头位置调整。(5)成组控制装置整定值调

18、节。6.1.2 无人(少人)值班厂站的远动信息1 无人值班厂站根据调度需要和设备可能，可向地调增送下列遥测量的一部分。(1)10KV 线路电流。(2)10KV 母线电压。(3)10KV 母线旁路、母联、分段、分支断路器的电流。(4)三绕组第三侧电流。(5)并联补偿装置的电流。(6)站用低压侧电压。(7)直流母线电压。(8)110KV 线路有功电能量。(9)110KV 降压的有功电能量。其中三绕组变压器有两侧测量。2 无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向地调增送下列遥信量的一部分：(1)反映运行方式的隔离开关位置信号。(2)110KV 线路主要保护(宜为距离、高频、零序保护)和重合闸动作总

19、信号。(3)主变压器重瓦斯、差动保护和复合电压电流闭锁保护动作总信号。(4)低频减载动作(按组)信号。(5)1035KV断路器事故跳闸总信号。(6)1035KV系统接地信号。(7)直流系统接地信号。(8)控制方式由遥控转为当地控制的信号。3 无人值班厂站根据调度的需要和设备可能，可向地调增送下列全部或部分预告信号：(1)断路器控制回路断线总信号。(2)断路器操作机构故障总信号。(3)变压器油温过高、绕组温度过高总信号。(4)轻瓦斯动作信号。(5)变压器或变压器调压装置油位过低总信号。(6)继电保护、故障录波器、调压装置故障总信号。(7)距离保护闭锁信号。(8)高频保护收信信号。(9)消防报警信

20、号。(10)大门打开信号。(11)远动终端遥控电源消失信号。(12)远动终端UPS交流电源消失信号。(13)远动终端下行通道故障信号。4 根据调度需要和设备可能，地调可向无人值班厂站增发以下遥控命令：(1)110KV 以下断路器分合。(2)变压器中性点接地刀闸分合。(3)高频自发信起动。(4)距离保护闭锁复归。(5)预告信号的复归。5 不宜用遥控方式进行同期操作，同期操作宜由厂站同期装置实现。6 不用遥控方式进行事故后保护装置的复归。保护装置的复归应在现场进行。4 6 基准站信息的组织和信息量4.6.1 结合上述设计规程，对本次毕业设计基准厂站遥测量、遥信量的设计如下：毕业设计基准变电站A状态

21、信息表点号遥测1遥测2点号遥测1遥测2点号遥测1遥测21UA10IUB10I27IA6IB653P14COS)142UG10IUA&0128IC6Q654IA15IB153UA10HUB10II29P6COS)655IC15Q154UG10HUAB0II30IA7IB756P15COS)155UAoIUB0I31IC7Q757IA16IB166UG0IUAB0I32P7COS)758IC16Q167UA0HUB0II33IA8IB859P16COS)168UG0IIUAB0II34IC8Q860IA17IB1793UQ10I3UQ10II35P8COS)861IC17Q17103UO0I3UO

22、0II36IA9IB962P17COS)1711HZ10HZ037IC9Q963IA18IB1812IA1IB138P9COS)964IC18Q1813IC1Q139IA10IB1065P18COS)1814P1COS)140IC10Q1066IA19IB1915IA2IB241P10COS)1067IC19Q1916IC2Q242IA11IB1168P19COS)1917P2COS)243IC11Q1169IA20IB2018IA3IB344P11COS)1170IC20Q2019IC3Q345IA12IB1271P20COS)2020P3COS)346IC12Q1272IA21IB2121

23、IA4IB447P12COS)1273IC21Q2122IC4Q448IA13IB1374P21COS)2123P4COS)449IC13Q1375IA22IB2224IA5IB550P13COS)1376IC22Q2225IC5Q551IA14IB1477P22COS)2226P5COS)552IC14Q1478T1TT2T点号遥 信 内 容79遥信字1绝缘1101绝缘110H绝缘101绝缘10R母差110母差10仃轻瓦 斯仃重瓦 斯遥信字2仃温 度升 高仃温度 过高仃过负荷2T轻瓦 斯2T重瓦 斯2T温度 升高2T温度 过高2T过负 荷80遥信字1厂及 温度 升高J艾温 度过高厂及 过负

24、荷J变电 压过低J变电 压过高直流电 压过高直流电 压过低直流屏 异常遥信字2合闸 开关1合闸开关2合闸 开关3合闸开关4控制开关1控制开关2控制开关3控制开关481遥信字11QF位 置1QS位 置1QF差 动1QF过 流1QF过 负荷1QF后 备1QF备 用1QF备 用遥信字22QF位置2QS位置2Q寸动2QF过 流2QF过 负荷2QF后 备2QF备用2QF备 用82遥信字13QF位 置3QS位 置4QS位 置4QS皿 置3QFB 频3QF距 离3QF零 序3QF装 置异常遥信字24QF位 置5QS位 置6QS位 置6QS皿 置4QFB 频4QF距离4QF零 序4QF装 置异常83遥信字15

25、QF位 置7QS位 置8QS位 置8QS皿 置5QFW 频5QF距 离5QF零 序5QF装 置异常遥信字26QF位 置9QS位 置10QS位置10QSD 位置6QFB频6QF距离6QF零 序6QF装 置异常84遥信字17QF位 置11QS位 置12QS位置12QSD 位置7QFH 频7QF距 离7QF零 序7QF装 置异常遥信字28QF位 置13QS位 置14QS位置14QSD 位置8QFB 频8QF距 离8QF零 序8QF装 置异常85遥信字19QF位 置9QF过 流9QF过 负荷9QF后 备15QS位 置16QS位 置仃V异 常2TV异 常遥信字210QF位置29QS位置10QF差动10Q

26、F 过流10QF 过负荷10QF 电流一段10QF 电流二段10QF 装 置异常点号遥 信 内 容86遥信字111QF位置30QS位 置11QF差动11QF 过 流11QF 过 负荷11QF 电 流一段11QF 电 流二段11QF 装 置异常遥信字212QF位置17QS位 置18QS位置单相接 地12QF 电 流一段12QF 电 流二段12QF 电 流三段12QF 装 置异常87遥信字113QF位置19QS位置20QS位置单相接 地13QF 电 流一段13QF 电 流二段13QF 电流三段13QF 装 置异常遥信字214QF位置21QS位置22QS位置单相接 地14QF 电 流一段14QF 电

27、 流二段14QF 电流三段14QF 装 置异常88遥信字115QF位置23QS位 置24QS位置单相接 地15QF 电 流一段15QF 电 流二段15QF 电 流三段15QF 装 置异常遥信字216QF位置25QS位置26QS位置单相接 地16QF 电 流一段16QF 电 流二段16QF 电流三段16QF 装 置异常89遥信字117QF位置27QS位置28QS位置单相接 地17QF 电流一段17QF 电 流二段17QF 电流三段17QF 装 置异常遥信字218QF位置29QS位 置30QS位置单相接 地18QF 电 流一段18QF 电 流二段18QF 电 流三段18QF 装 置异常90遥信字1

28、19QF位置31QS位 置32QS位置单相接 地19QF 电 流一段19QF 电 流二段19QF 电 流三段19QF 装 置异常遥信字220QF位置33QS位 置34QS位置单相接 地20QF 电 流一段20QF 电 流二段20QF 电 流三段20QF 装 置异常91遥信字121QF位置35QS位 置36QS位置单相接 地21QF 电 流一段21QF 电 流二段21QF 电 流三段21QF 装 置异常遥信字222QF位置22QF 过 流22QF过负 荷22QF 电 流一段37QS 电 流二段38QS 电 流三段3TV异 常4TV异常4.6.2帧格式的设计及信息流量的估算、对于CDTB约，RTU

29、ffi照更新周期循环不停地一帧一帧地向主站传送信息 每一个周期，传送一帧信息，这一帧信息包括了该厂站所有的遥测量和遥 信量。帧结构由同步字开头，控制字和信息字组成，信息字的数量依实际需要设定，帧长 度可以改变。帧结构通常如下：同步享EB90X 30点控制字1点信息字12点信息字2:32点信息字3233点信息字3334点信息字34其中，第一点到第32点为遥测信息，共64路；第33点到第34点为运行信息，共32路遥测信息字的格式如下所示：b0b7功能码（00H7FH）Bn字节遥测1b7b6b5b4bab2bib0Bn+ibi5bi4bi3bi2biibi0b9b8Bn+2遥测2b7b6b5b4b3

30、b2bib0Bn+3bi5bi4bi3bi2biibi0b9b8Bn+4校验码Bn+5说明：、每个遥测信息字传送两路遥测量；bii=0时为正数，bii=1时为负数,、biib0传送一路模拟量，以二进制码表示, 以2的补码表示负数；、bi4=1表示溢出，bi5=1表示数无效。、每个信息字由6个字节，共48位二进制位4.7调度中心主站计算机系统结构目前调度中心的计算机系统多采用多机分布式系统，结构如下图:&CADA 服 SCADA 堤竹配电广的RTUWF H服多RTU图2系统配置图4.7.1 系统特点遵循国际标准，满足开放性要求.采用Windows2000操作系统,数据库访问语言采用满足 ANSI

31、标准的SQ印言和C/C+ 语言函数接口，人机界面采用Windows准数据库采用实时数据库和商用数据库相结 合的方式.数据库采用实时数据库和商用数据库相结合的方式.为保证系统的实时性，实时数据保存在实时数据中，但其定义和框架保存在商用数 据库中.商用数据库用来保存大量的历史数据和各种管理信息 ，设备信息，地理信息 等.良好的数据库界面.基本的SCADAK统和可选白高级软件，MIS,负荷预测，调度管理，负荷控制，电量计 费,GIS等功能，可以向用户提供完整的解决方案.采用冗余磁盘阵列技术，数据多重备份，解决了硬盘系统的可靠性问题. 系统结构开放，可方便地与其他区域网和广域网交换数据；4.7.2 随

32、着电力系统的发展，进行科学管理所需信息增多，对于电力系统。主要有办公数据和事故记录数据及生产运行数据这三类信息构成；信息管理系统可采用拓扑结 构。在电力局内部有一个文件服务器。系统为整个公司服务，内部存储各个科室的信息 以及各种数据。调度数据则通过网桥机传送到服务器中，网桥机同时还负责事故的分合 报警。4.7.3 计算机中央处理器平均负荷率在电网正常运行时任意30min内宜小于40%在电网事故情况下10s内宜小于60%4.7.4 计算机应配置与上级调度计算机进行数据通信的接口。4.7.5 应配置用于系统维护、程序开发的程序员终端和打印机各一台。4.7.6 根据远动终端和信息传输方式对通道的技术

33、要求，配置必要的通道接口，并 提出对通道数量、质量的要求。4.7.7 计算机系统硬件包括以下内容：系统所选硬件设备符合现代工业标准.双网，双前置机，双服务器。4.7.8 电网调度自动化系统及信息管理系统的开发平台构成有：4.7.9 计算机系统软件包括以下内容：系统服务器采用Windows 2000操作系统.工作站采用Windows 2000 Professional 操作系统.报表系统采用 MS Office 2000 Excel 的VBS开发.开发工具 MS Visual Studio 6.0企业版 VC6.0.4.7.10 人机联系系统包括以下内容：人机界面可以用鼠标或键盘操作，可以显示接线图、参数表等各种画面，显示画面可进行移动、放大、缩小等，并可在不同的层次和平面观察不同的显示效果。具有打印制表、越限报警、模拟量记录、事件顺序记录、事故追忆、画面拷贝、系统自检及远动通道质量监测等功能。4.7.11 电源和机房要求包括以下内容：交流电压:220V 20%额定频率:50 0.5HZ 环境温度:-10C50c 相对湿度:5%95%（不凝结） 接地电阻：4Q 绝缘电阻:符合GB/T13